セグメントピース及びこのセグメントピースを備えた覆工体、並びにトンネル
【課題】継手を取り付ける箇所は肉厚で、それ以外は最小限の厚さからなり、かつ、所定の建築限界を確保しつつ、掘削断面径を小さくすることが可能なセグメントピース及びこのセグメントピースを備えた覆工体、並びにこの覆工体を備えたトンネルを提供する。
【解決手段】セグメントピースＡ１及びＡ２、Ｂ１、Ｂ２は、土水圧等の外力に対抗して円形トンネル１の形状を保持するために必要な最小限の厚さの薄肉部９と、この薄肉部９よりも肉厚で、周方向に隣接するセグメントピースＡ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｋを連結するためのピース継手１１が取り付けられるピース継手用肉厚部１３と、薄肉部９よりも肉厚で、軸方向に隣接するセグメントピースＡ１’、Ａ２’、Ｂ１’、Ｂ２’、Ｋを連結するためのリング継手１５が取り付けられるリング継手用肉厚部１７とをそれぞれ備える。
【解決手段】セグメントピースＡ１及びＡ２、Ｂ１、Ｂ２は、土水圧等の外力に対抗して円形トンネル１の形状を保持するために必要な最小限の厚さの薄肉部９と、この薄肉部９よりも肉厚で、周方向に隣接するセグメントピースＡ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｋを連結するためのピース継手１１が取り付けられるピース継手用肉厚部１３と、薄肉部９よりも肉厚で、軸方向に隣接するセグメントピースＡ１’、Ａ２’、Ｂ１’、Ｂ２’、Ｋを連結するためのリング継手１５が取り付けられるリング継手用肉厚部１７とをそれぞれ備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネルの覆工体として用いられるセグメントピース及びそのセグメントピースを備えた覆工体、並びにトンネルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
矩形の必要内空断面（以下、建築限界という）が設定されたトンネルは、矩形シールド機でトンネルを掘削するとともに、矩形セグメントでトンネル内を覆工し、この矩形用セグメントの内周断面形状が建築限界と略同一になるように構築されていた。
【０００３】
しかし、矩形シールド機及び矩形セグメントは高価なために、設備や材料等にコストがかかりトンネルの施工費が高くなるという問題点があった。
【０００４】
そこで、矩形の建築限界が設定されたトンネルを安価に構築することを目的として、円形シールド機でトンネルを掘削するとともに、環状セグメントでトンネル内を覆工し、底部にインバートを設けて、環状セグメント及びインバートにて囲まれた内周断面形状が建築限界よりもやや大きくなるようにトンネルを構築する方法が用いられている。例えば、特許文献１には、円形シールド機でトンネルを掘削して同一厚さの環状セグメント及びインバート用セグメントでトンネル内を覆工し、トンネルを構築する方法が開示されている。これは、インバート部の形状を有するセグメントを新たに製作し、このインバート用セグメントを環状セグメントと同時にトンネル内に覆工することにより短時間でトンネルを構築する方法である。
【特許文献１】特開２００２−１３３９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、円形シールド機でトンネルを掘削するとともに、同一厚さの環状セグメントでトンネル内を覆工する場合において、直径が約３〜４ｍ以下のトンネルでは、トンネルの形状を保持するために必要な最小限の厚さを有するセグメントピースで環状セグメントを構築しようとすると、セグメントピース同士を連結するための継手をセグメントピースに取り付けることが困難になる。すなわち、継手を取り付けるには継手の寸法に加えて所定の被り厚が必要であり、この厚さ（＝継手の寸法＋所定の被り厚）より薄いセグメントピースの連結部には継手を取り付けることができないという問題点があった。そこで、継手を取り付けることができる程度にセグメントピースを厚くしなければならず、必要以上にコンクリート、骨材等の材料費がかかるという問題点があった。
【０００６】
さらに、建築限界に環状セグメントがはみ出すことは許されないので、セグメントピースが厚くなった分だけ掘削断面径を大きくしなければならず、掘削土量が多くなる。そして、掘削土量が多くなると工期が長くなるとともに、施工費が高くなるという問題点があった。
【０００７】
そこで、本発明は、上記のような従来の問題に鑑みなされたものであって、継手を取り付ける箇所は肉厚で、それ以外は最小限の厚さからなり、かつ、所定の建築限界を確保しつつ、掘削断面径を小さくすることが可能なセグメントピース及びこのセグメントピースを備えた覆工体、並びにこの覆工体を備えたトンネルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するため、本発明のセグメントピースは、トンネルの周方向及び軸方向に連結されて環状の覆工体を形成するためのセグメントピースであって、前記トンネルの径方向の厚さが他部位より小さい少なくとも一つの薄肉部を周方向の所定の位置に有することを特徴とする（第１の発明）。
【０００９】
本発明によるセグメントピースによれば、径方向の厚さが周方向に不均一で、薄肉部は薄く、他部位は必要に応じて薄肉部よりも肉厚に形成されているため、従来よりも少ない量の材料でセグメントピースを製作することが可能となる。したがって、材料費を削減することが可能となる。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明において、前記薄肉部は、土水圧等の外力に対抗して前記トンネルの形状を保持するために必要な最小限の厚さを有することを特徴とする。
【００１１】
本発明によるセグメントピースによれば、薄肉部はトンネルの形状を保持するために必要な最小限の厚さを有していることに加え、他部位は薄肉部よりも肉厚であるため、このセグメントピースを用いることによりトンネルを確実に保持することが可能な覆工体を構築することが可能となる。
【００１２】
第３の発明は、第１の発明において、前記他部位は、周方向に隣接するセグメントピースを連結するためのピース継手が取り付けられるピース継手用肉厚部と、軸方向に隣接するセグメントピースを連結するためのリング継手が取り付けられるリング継手用肉厚部とを含むことを特徴とする。
【００１３】
本発明によるセグメントピースによれば、薄肉部よりも肉厚なピース継手用肉厚部及びリング継手用肉厚部を有するので、ピース継手及びリング継手をセグメントピースに取り付けることが可能となる。
【００１４】
第４の発明は、第３の発明において、前記ピース継手用肉厚部は、前記セグメントピースの周方向の両端部に設けられることを特徴とする。
【００１５】
本発明によるセグメントピースによれば、ピース継手用肉厚部をセグメントピースの周方向の両端部に設けることにより、セグメントピース同士の連結部周辺の強度を大きくすることができる。したがって、土水圧により発生し、連結部に作用する断面力に対する耐力を向上させることが可能となる。
【００１６】
第５の発明は、第３の発明において、前記リング継手用肉厚部は、前記セグメントピースの軸方向の両端部に設けられることを特徴とする。
【００１７】
本発明によるセグメントピースによれば、リング継手用肉厚部をセグメントピースの軸方向の両端部に設けることにより、セグメントピース同士の連結部周辺の強度を大きくすることができる。したがって、土水圧により発生し、連結部に作用する断面力に対する耐力を向上させることが可能となる。
【００１８】
第６の発明は、第１の発明において、前記所定の位置は、前記覆工体が所定の建築限界に最も近接する位置であることを特徴とする。
【００１９】
本発明によるセグメントピースによれば、薄肉部は、覆工体が所定の建築限界に最も近接する位置に配置されることにより、所定の建築限界を確保しつつ、従来よりも小さな径の覆工体を構築することが可能となる。したがって、トンネル掘削時における掘削土量を少なくすることができるので、工期が短くなり施工費を削減することが可能となる。
【００２０】
第７の発明の覆工体は、セグメントピースを周方向及び軸方向に連結して構築される環状の覆工体であって、前記トンネルの径方向の厚さが他部位より小さい少なくとも一つの薄肉部を周方向に有するセグメントピースが周方向に少なくとも一以上設置されることを特徴とする。
【００２１】
本発明による覆工体によれば、径方向の厚さが周方向に不均一で、薄肉部は薄く、他部位は必要に応じて薄肉部よりも肉厚に形成されたセグメントピースを用いるため、従来よりも少ない量の材料で覆工体を構築することが可能となる。したがって、材料費を削減することが可能となる。
【００２２】
第８の発明は、第７の発明において、前記セグメントピースの前記薄肉部は、前記覆工体が所定の建築限界に最も近接する位置に配置されることを特徴とする。
【００２３】
本発明による覆工体によれば、薄肉部は、覆工体が所定の建築限界に最も近接する位置に、建築限界にはみ出さないように配置されることにより、所定の建築限界を確保しつつ、従来よりも小さな径の覆工体を構築することが可能となる。したがって、トンネル掘削時における掘削土量を少なくすることができるので、工期が短くなり施工費を削減することが可能となる。
【００２４】
第９の発明は、第８の発明において、前記所定の建築限界は、矩形の断面形状を有することを特徴とする。
【００２５】
本発明による覆工体によれば、所定の建築限界が矩形の断面形状を有するので、矩形の角部に対向する位置にはセグメントピースの薄肉部が配置される。したがって、所定の建築限界を確保しつつ、従来よりも小さな径の覆工体を構築することが可能となる。
【００２６】
第１０の発明のトンネルは、第７〜９のいずれかの発明の覆工体を備えることを特徴とする。
【００２７】
本発明によるトンネルによれば、所定の建築限界を確保しつつ、従来よりも小さな径のトンネルを構築することが可能となる。したがって、トンネル掘削時における掘削土量を少なくすることができるので、工期が短くなり施工費を削減することが可能となる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明のセグメントピースを用いることにより、所定の建築限界を確保しつつ、従来よりも小さな径の覆工体を構築することが可能となる。したがって、トンネル掘削断面を小さくして掘削時における掘削土量を少なくすることができるので、短期間で安価にトンネルを構築することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明に係るセグメントピースの好ましい実施形態について図面を用いて詳細に説明する。
【００３０】
図１は、本実施形態に係るセグメントピースを連結して覆工体である環状セグメントを構築した状態を示す斜視図である。
図１に示すように、円形トンネル１内の環状セグメント３は、例えば、複数のセグメントピースＡ１’、Ａ２’、Ｂ１’、Ｂ２’、Ｋを円形トンネル１の周方向に連結してセグメントリング５ｅを構築し、このセグメントリング５ｅに他の複数のセグメントピースＡ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｋを円形トンネル１の軸方向に連結するとともに、周方向にも連結してセグメントリング５ｆを構築し、これを繰り返すことにより組み立てられる。
環状セグメント３は、セグメントピース同士の周方向の連結部が、軸方向に隣接するセグメントリング間で千鳥状になるように構築される。
【００３１】
図２は、本実施形態に係る環状セグメント３の展開図である。図２に示すように、セグメントピースＡ１、Ａ２、Ａ１’、Ａ２’の展開図は長方形で、セグメントピースＢ１、Ｂ２、Ｂ１’、Ｂ２’、Ｋの展開図は台形である。
このセグメントピースＢ１、Ｂ２、Ｂ１’、Ｂ２’、Ｋの台形の斜辺部（実際は、テーパー面）は、セグメントリング５ａ〜５ｆの組み立て時において、セグメントピースＡ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２又はＡ１’、Ａ２’、Ｂ１’、Ｂ２’を組み付けた後に、図３に示すように、セグメントピースＫの斜辺部がセグメントピースＢ１及びＢ２又はＢ１’及びＢ２’の斜辺部に当接するように、セグメントピースＫを切羽側から坑口側に圧入して組み付ける際に利用される。
【００３２】
図４は、図１のＭ−Ｍ’矢視図で、セグメントリング５ｄの断面を示す図である。図４に示すように、セグメントリング５ｄは、矩形の建築限界７を確保するために、周方向の位置に異なる厚さを有する。矩形の建築限界７の角部に最も近接するセグメントリング５ｄの部位Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４を薄くする、一方、建築限界７の上下左右部に対向するセグメントリング５ｄの部位Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４を厚くする（詳細は後述する）。
【００３３】
また、セグメントリング５ｄの外周形状は、円形トンネル１の内径と略同一径の円形に形成される、一方、セグメントリング５ｄの内周形状は、半径の異なる複数の円弧を接続して形成され、これによりセグメントリング５ｄの厚さは、内周が凹凸を形成することで変化することとなる。本実施形態において、例えば、セグメントリング５ｄの外周形状は直径２９００ｍｍの円形で、セグメントリングの内周形状は、半径がそれぞれ１９９６．８ｍｍ、１７６９．５ｍｍ、１３５０ｍｍの円弧（中心点はそれぞれ異なる）を接続して形成される。
【００３４】
セグメントリング５ｄは、５つのセグメントピースＡ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｋが周方向に連結されることにより構築される。本実施形態においては、セグメントリング５ｄは、円形トンネル１の中心点を通る鉛直軸を中心として左右対称であって、２２．５°の角度を有するセグメントピースＫと、セグメントピースＫの一端に隣接し、９０°の角度を有するセグメントピースＢ１と、セグメントピースＢ１の一端に隣接し、９０°の角度を有するセグメントピースＡ１と、セグメントピースＡ１の一端に隣接し、９０°の角度を有するセグメントピースＡ２と、セグメントピースＡ２の一端に隣接するとともにセグメントピースＫの他端にも隣接し、６７．５°の角度を有するセグメントピースＢ２とから構成される。
【００３５】
なお、本実施形態においては、セグメントリング５ｄが５つのセグメントピースＡ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｋにて構成される場合について説明したが、５つに限定されるものではなく、トンネルの径、運搬や組み立ての施工性等を考慮して設計により決定される。
【００３６】
図５〜図７は、本実施形態に係るセグメントピースＡ１及びＡ２、Ｂ１、Ｂ２をそれぞれ示す図である。
【００３７】
図５〜図７に示すように、セグメントピースＡ１及びＡ２、Ｂ１、Ｂ２は、土水圧等の外力に対抗して円形トンネル１の形状を保持するために必要な最小限の厚さを有する薄肉部９（＝Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４のいずれか）と、この薄肉部９よりも肉厚で、周方向に隣接するセグメントピースＡ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｋを連結するためのピース継手１１が取り付けられるピース継手用肉厚部１３（＝Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４のいずれか）と、薄肉部９よりも肉厚で、軸方向に隣接するセグメントピースＡ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｋを連結するためのリング継手１５が取り付けられるリング継手用肉厚部１７とをそれぞれ備える。
【００３８】
本実施形態においては、セグメントピースＡ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ａ１’、Ａ２’、Ｂ１’、Ｂ２’、Ｋは、鋼繊維等で補強された繊維補強コンクリートからなるものである。
【００３９】
なお、セグメントピースＡ１とセグメントピースＡ２とは同一形状であり、ピース継手１１の雄金物１１Ｍと雌金物１１Ｆ（雄金物１１Ｍ及び雌金物１１Ｆについては後述する）の配置が異なるものである。
【００４０】
薄肉部９の厚さは、この厚さからなるセグメントピースで環状セグメント３を構築しても円形トンネル１の形状を保持することができるように設計等により決定される。本実施形態においては、薄肉部９の厚さを、例えば、１００ｍｍとした。なお、薄肉部９の厚さは、トンネルの径、土水圧等の現場条件により異なる。
【００４１】
ピース継手用肉厚部１３はセグメントピースＡ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｋの周方向の両端部に設けられ、この両端部にピース継手１１が埋め込まれている。
【００４２】
図８は、本実施形態に係るピース継手１１を示す図である。図８に示すように、ピース継手１１は、セグメントピースＡ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｋの一端部に埋め込まれたＣ型の雌金物１１Ｆに、隣接するセグメントピースＡ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｋの他端部に埋め込まれたＨ型の雄金物１１Ｍを挿入して係合することにより締結力を得て、セグメントピースＡ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｋ同士を連結する。
【００４３】
ピース継手用肉厚部１３は、ピース継手１１に土圧等によるせん断力が作用してもセグメントピースＡ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｋが破損しない程度の被り厚を有する。
【００４４】
本実施形態においては、ピース継手用肉厚部１３の厚さを、例えば、１６８．１ｍｍ又は１７０．５ｍｍとした。
【００４５】
リング継手用肉厚部１７は、セグメントピースＡ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｋの軸方向の両端部に設けられ、この両端部にリング継手１５が埋め込まれている。
【００４６】
図９は、本実施形態に係るリング継手１５を示す図である。図９に示すように、リング継手用肉厚部１７は、セグメントピースＡ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｋの一端部に埋め込まれたナット１５Ｆに、隣接するセグメントピースＡ１’、Ａ２’、Ｂ１’、Ｂ２’、Ｋの他端部に埋め込まれたボルト１５Ｍを挿入して、くさび効果より締結力を得て、セグメントピースＡ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｋと隣接するセグメントピースＡ１’、Ａ２’、Ｂ１’、Ｂ２’、Ｋとを連結する。
【００４７】
リング継手用肉厚部１７は、リング継手１５に土圧等によるせん断力が作用してもセグメントピースＡ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２が破損しない程度の被り厚を有する。
【００４８】
本実施形態においては、リング継手用肉厚部１７の厚さを、例えば、約１５０ｍｍ〜約２００ｍｍとした。
【００４９】
図１０は、本実施形態に係るセグメントピースＫを示す図である。
図１０に示すように、セグメントピースＫは、坑口側端部の幅が切羽側端部の幅よりも狭くなるようなテーパー形状を成している。また、セグメントピースＫの周方向の端部は、隣接するセグメントピースＢ１の端部、セグメントピースＢ２の端部とそれぞれ同じ厚さを有し、それぞれピース継手１１の雄金物１１Ｍ、雌金物１１Ｆが埋め込まれている。そして、セグメントピースＫの軸方向の端部は、隣接するセグメントピースＫの端部と同じ厚さを有し、それぞれリング継手１５のボルト１５Ｍ、ナット１５Ｆが埋め込まれている。
【００５０】
図１１は、図１のＮ−Ｎ’矢視図で、セグメントリング５ｅの断面を示す図である。図１１に示すように、セグメントリング５ｅの外周形状及び内周形状は上記セグメントリング５ｄ（図４参照）と同一であるが、セグメントピースＡ１’、Ａ２’、Ｂ１’、Ｂ２’、Ｋ同士の連結位置が異なっており、セグメントリング５ｅは、円形トンネル１の中心点を通る鉛直軸を中心として左右対称なセグメントピースＫと、セグメントピースＫの一端に隣接し、６７．５°の角度を有するセグメントピースＢ１’と、セグメントピースＢ１’の一端に隣接し、９０°の角度を有するセグメントピースＡ１’と、セグメントピースＡ１’の一端に隣接し、９０°の角度を有するセグメントピースＡ２’と、セグメントピースＡ２’の一端に隣接するとともにセグメントピースＫの他端にも隣接し、９０°の角度を有するセグメントピースＢ２’とから構成される。
【００５１】
このセグメントピースＡ１’、Ａ２’、Ｂ１’、Ｂ２’、Ｋ同士の連結位置は、上記鉛直軸を中心に、上記セグメントリング５ｄにおける連結位置を左右反転させた場合と同一になるように設定される。
【００５２】
図１２〜図１４は、本実施形態に係るセグメントピースＡ１’及びＡ２’、Ｂ１’、Ｂ２’をそれぞれ示す図である。
図１２〜図１４に示すように、セグメントピースＡ１’及びＡ２’、Ｂ１’、Ｂ２’は、セグメントピースＡ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２と同様に、薄肉部９と、ピース継手用肉厚部１３と、リング継手用肉厚部１７とをそれぞれ備え、これらピース継手用肉厚部１３及びリング継手用肉厚部１７には、それぞれピース継手１１、リング継手１５が埋め込まれている。
【００５３】
なお、セグメントピースＡ１’とセグメントピースＡ２’とは同一形状であり、ピース継手１１の雄金物１１Ｍと雌金物１１Ｆの配置が異なるものである。
【００５４】
このセグメントピースＡ１’、Ａ２’、Ｂ１’、Ｂ２’、Ｋの連結位置は、上記セグメントリング５ｄの連結位置を左右反転させた場合と同一になるように設定しているので、セグメントピースＡ１’及びＡ２’は、上記セグメントピースＡ１（Ａ２）と同一形状である。ただし、ピース継手１１の雄金物１１Ｍ及び雌金物１１Ｆの配置が異なる。
【００５５】
また、上記と同様に、セグメントピースＢ１’、Ｂ２’は、それぞれ上記セグメントピースＢ２、Ｂ１と形状が似ており、セグメントピースＢ２、Ｂ１のテーパー形状を逆になるように形成するとセグメントピースＢ１’、Ｂ２’と同一の形状になる。ただし、ピース継手１１の雄金物１１Ｍ及び雌金物１１Ｆの配置が異なる。
【００５６】
次に、本発明の他の実施例について説明する。以下の説明において、上記の実施例に対応する部分には同一の符号を付して説明を省略し、主に相違点について説明する。
【００５７】
第二実施例におけるセグメントピースＡ１”、Ａ２”、Ｂ１”、Ｂ２”は、ピース継手１１及びリング継手１５を取り付ける部位のみが薄肉部９よりも肉厚に形成されているものである。
【００５８】
図１５は、セグメントピースＡ１”、Ａ２”、Ｂ１”、Ｂ２”、Ｋにより構築されたセグメントリング２５の断面図である。図１５に示すように、セグメントリング２５の外周形状は上記セグメントリング５ｄ、５ｅ（図４、図１１参照）と同一径であるが、内周形状は、ピース継手１１及びリング継手１５をそれぞれ取り付けるためのピース継手用肉厚部２３、リング継手用肉厚部２７のみが肉厚となるように形成される。
【００５９】
本実施形態におけるピース継手用肉厚部２３及びリング継手用肉厚部２７は、例えば、ピース継手１１及びリング継手１５の被り厚７５ｍｍ（（外径φ２９００−Ｂ.Ｐ.Ｃ.Ｄ.φ２７５０）／２）と同じ厚みを内周側に有している。なお、Ｂ.Ｐ.Ｃ.Ｄ.とは、Ｂｏｌｔ Ｐｉｔｃｈ Ｃｉｒｃｌｅ Ｄｉａｍｅｔｅｒの略語で、ボルト穴の中心を結んで描かれる円の直径を示している。
【００６０】
以上説明した本実施形態におけるセグメントピースＡ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ａ１’、Ａ２’、Ｂ１’、Ｂ２’、Ａ１”、Ａ２”、Ｂ１”、Ｂ２”（以下、Ａ１〜Ｂ２”と示す。）によれば、円形トンネル１の形状を保持するために必要な最小限の厚さの薄肉部９よりも肉厚なピース継手用肉厚部１３、２３及びリング継手用肉厚部１７、２７を有するので、ピース継手１１及びリング継手１５を各セグメントピースＡ１〜Ｂ２”に取り付けることが可能となる。
【００６１】
また、ピース継手用肉厚部１３、２３及びリング継手用肉厚部１７、２７をそれぞれセグメントピースＡ１〜Ｂ２”の周方向の両端部、軸方向の両端部に設けることにより、セグメントピースＡ１〜Ｂ２”同士の連結部周辺の強度を大きくすることができる。したがって、土水圧により発生し、連結部に作用する断面力に対する耐力を向上させることが可能となる。
【００６２】
また、ピース継手用肉厚部１３、２３及びリング継手用肉厚部１７、２７を除いた部位は、トンネルを保持するために必要な最小限の厚さの薄肉部９であるため、従来よりも少ない量の材料でセグメントピースＡ１〜Ｂ２”を製作することが可能となる。したがって、材料費を削減することが可能となる。
【００６３】
さらに、矩形の建築限界７の角部に最も近接する位置に薄肉部９が配置され、上下左右部に対向する位置にピース継手用肉厚部１３、２３及びリング継手用肉厚部１７、２７が配置されるため、所定の建築限界７を確保しつつ、従来よりも小さな径の環状セグメント３を構築することが可能となる。したがって、円形トンネル１掘削時における掘削土量を少なくすることができるので、工期が短くなり施工費を削減することが可能となる。
【００６４】
なお、本実施形態において、セグメントピースＡ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ａ１’、Ａ２’、Ｂ１’、Ｂ２’、Ａ１”、Ａ２”、Ｂ１”、Ｂ２”、Ｋは、繊維補強コンクリートからなるものとしたが、これに限定されるものではなく、コンクリートを鉄筋等にて補強した鉄筋コンクリートや繊維補強コンクリートをさらに鉄筋にて補強した繊維補強鉄筋コンクリートを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本実施形態に係るセグメントピースを連結して覆工体である環状セグメントを構築した状態を示す斜視図である。
【図２】本実施形態に係る環状セグメントの展開図である。
【図３】本実施形態に係るセグメントピースＫをセグメントピースＢ１、Ｂ２間に組み付ける状態を示す図である。
【図４】図１のＭ−Ｍ’矢視図で、セグメントリングの断面を示す図である。
【図５】本実施形態に係るセグメントピースＡ１及びＡ２を示す図である。
【図６】本実施形態に係るセグメントピースＢ１を示す図である。
【図７】本実施形態に係るセグメントピースＢ２を示す図である。
【図８】本実施形態に係るピース継手を示す図である。
【図９】本実施形態に係るリング継手を示す図である。
【図１０】本実施形態に係るセグメントピースＫを示す図である。
【図１１】図１のＮ−Ｎ’矢視図で、セグメントリングの断面を示す図である。
【図１２】本実施形態に係るセグメントピースＡ１’及びＡ２’を示す図である。
【図１３】本実施形態に係るセグメントピースＢ１’を示す図である。
【図１４】本実施形態に係るセグメントピースＢ２’を示す図である。
【図１５】他の実施例のセグメントリングの断面を示す図である。
【符号の説明】
【００６６】
１ 円形トンネル
３ 環状セグメント
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆ セグメントリング
７ 建築限界
９ 薄肉部
１１ ピース継手
１１Ｍ 雄金物
１１Ｆ 雌金物
１３ ピース継手用肉厚部
１５ リング継手
１５Ｍ ボルト
１５Ｆ ナット
１７ リング継手用肉厚部
２３ ピース継手用肉厚部
２５ セグメントリング
２７ リング継手用肉厚部
Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ａ１’、Ａ２’、Ｂ１’、Ｂ２’、Ｋ セグメントピース
Ａ１”、Ａ２”、Ｂ１”、Ｂ２” セグメントピース
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４ 建築限界の角部に対向するセグメントリングの部位
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４ 建築限界の上下左右部に対向するセグメントリングの部位
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネルの覆工体として用いられるセグメントピース及びそのセグメントピースを備えた覆工体、並びにトンネルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
矩形の必要内空断面（以下、建築限界という）が設定されたトンネルは、矩形シールド機でトンネルを掘削するとともに、矩形セグメントでトンネル内を覆工し、この矩形用セグメントの内周断面形状が建築限界と略同一になるように構築されていた。
【０００３】
しかし、矩形シールド機及び矩形セグメントは高価なために、設備や材料等にコストがかかりトンネルの施工費が高くなるという問題点があった。
【０００４】
そこで、矩形の建築限界が設定されたトンネルを安価に構築することを目的として、円形シールド機でトンネルを掘削するとともに、環状セグメントでトンネル内を覆工し、底部にインバートを設けて、環状セグメント及びインバートにて囲まれた内周断面形状が建築限界よりもやや大きくなるようにトンネルを構築する方法が用いられている。例えば、特許文献１には、円形シールド機でトンネルを掘削して同一厚さの環状セグメント及びインバート用セグメントでトンネル内を覆工し、トンネルを構築する方法が開示されている。これは、インバート部の形状を有するセグメントを新たに製作し、このインバート用セグメントを環状セグメントと同時にトンネル内に覆工することにより短時間でトンネルを構築する方法である。
【特許文献１】特開２００２−１３３９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、円形シールド機でトンネルを掘削するとともに、同一厚さの環状セグメントでトンネル内を覆工する場合において、直径が約３〜４ｍ以下のトンネルでは、トンネルの形状を保持するために必要な最小限の厚さを有するセグメントピースで環状セグメントを構築しようとすると、セグメントピース同士を連結するための継手をセグメントピースに取り付けることが困難になる。すなわち、継手を取り付けるには継手の寸法に加えて所定の被り厚が必要であり、この厚さ（＝継手の寸法＋所定の被り厚）より薄いセグメントピースの連結部には継手を取り付けることができないという問題点があった。そこで、継手を取り付けることができる程度にセグメントピースを厚くしなければならず、必要以上にコンクリート、骨材等の材料費がかかるという問題点があった。
【０００６】
さらに、建築限界に環状セグメントがはみ出すことは許されないので、セグメントピースが厚くなった分だけ掘削断面径を大きくしなければならず、掘削土量が多くなる。そして、掘削土量が多くなると工期が長くなるとともに、施工費が高くなるという問題点があった。
【０００７】
そこで、本発明は、上記のような従来の問題に鑑みなされたものであって、継手を取り付ける箇所は肉厚で、それ以外は最小限の厚さからなり、かつ、所定の建築限界を確保しつつ、掘削断面径を小さくすることが可能なセグメントピース及びこのセグメントピースを備えた覆工体、並びにこの覆工体を備えたトンネルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するため、本発明のセグメントピースは、トンネルの周方向及び軸方向に連結されて環状の覆工体を形成するためのセグメントピースであって、前記トンネルの径方向の厚さが他部位より小さい少なくとも一つの薄肉部を周方向の所定の位置に有することを特徴とする（第１の発明）。
【０００９】
本発明によるセグメントピースによれば、径方向の厚さが周方向に不均一で、薄肉部は薄く、他部位は必要に応じて薄肉部よりも肉厚に形成されているため、従来よりも少ない量の材料でセグメントピースを製作することが可能となる。したがって、材料費を削減することが可能となる。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明において、前記薄肉部は、土水圧等の外力に対抗して前記トンネルの形状を保持するために必要な最小限の厚さを有することを特徴とする。
【００１１】
本発明によるセグメントピースによれば、薄肉部はトンネルの形状を保持するために必要な最小限の厚さを有していることに加え、他部位は薄肉部よりも肉厚であるため、このセグメントピースを用いることによりトンネルを確実に保持することが可能な覆工体を構築することが可能となる。
【００１２】
第３の発明は、第１の発明において、前記他部位は、周方向に隣接するセグメントピースを連結するためのピース継手が取り付けられるピース継手用肉厚部と、軸方向に隣接するセグメントピースを連結するためのリング継手が取り付けられるリング継手用肉厚部とを含むことを特徴とする。
【００１３】
本発明によるセグメントピースによれば、薄肉部よりも肉厚なピース継手用肉厚部及びリング継手用肉厚部を有するので、ピース継手及びリング継手をセグメントピースに取り付けることが可能となる。
【００１４】
第４の発明は、第３の発明において、前記ピース継手用肉厚部は、前記セグメントピースの周方向の両端部に設けられることを特徴とする。
【００１５】
本発明によるセグメントピースによれば、ピース継手用肉厚部をセグメントピースの周方向の両端部に設けることにより、セグメントピース同士の連結部周辺の強度を大きくすることができる。したがって、土水圧により発生し、連結部に作用する断面力に対する耐力を向上させることが可能となる。
【００１６】
第５の発明は、第３の発明において、前記リング継手用肉厚部は、前記セグメントピースの軸方向の両端部に設けられることを特徴とする。
【００１７】
本発明によるセグメントピースによれば、リング継手用肉厚部をセグメントピースの軸方向の両端部に設けることにより、セグメントピース同士の連結部周辺の強度を大きくすることができる。したがって、土水圧により発生し、連結部に作用する断面力に対する耐力を向上させることが可能となる。
【００１８】
第６の発明は、第１の発明において、前記所定の位置は、前記覆工体が所定の建築限界に最も近接する位置であることを特徴とする。
【００１９】
本発明によるセグメントピースによれば、薄肉部は、覆工体が所定の建築限界に最も近接する位置に配置されることにより、所定の建築限界を確保しつつ、従来よりも小さな径の覆工体を構築することが可能となる。したがって、トンネル掘削時における掘削土量を少なくすることができるので、工期が短くなり施工費を削減することが可能となる。
【００２０】
第７の発明の覆工体は、セグメントピースを周方向及び軸方向に連結して構築される環状の覆工体であって、前記トンネルの径方向の厚さが他部位より小さい少なくとも一つの薄肉部を周方向に有するセグメントピースが周方向に少なくとも一以上設置されることを特徴とする。
【００２１】
本発明による覆工体によれば、径方向の厚さが周方向に不均一で、薄肉部は薄く、他部位は必要に応じて薄肉部よりも肉厚に形成されたセグメントピースを用いるため、従来よりも少ない量の材料で覆工体を構築することが可能となる。したがって、材料費を削減することが可能となる。
【００２２】
第８の発明は、第７の発明において、前記セグメントピースの前記薄肉部は、前記覆工体が所定の建築限界に最も近接する位置に配置されることを特徴とする。
【００２３】
本発明による覆工体によれば、薄肉部は、覆工体が所定の建築限界に最も近接する位置に、建築限界にはみ出さないように配置されることにより、所定の建築限界を確保しつつ、従来よりも小さな径の覆工体を構築することが可能となる。したがって、トンネル掘削時における掘削土量を少なくすることができるので、工期が短くなり施工費を削減することが可能となる。
【００２４】
第９の発明は、第８の発明において、前記所定の建築限界は、矩形の断面形状を有することを特徴とする。
【００２５】
本発明による覆工体によれば、所定の建築限界が矩形の断面形状を有するので、矩形の角部に対向する位置にはセグメントピースの薄肉部が配置される。したがって、所定の建築限界を確保しつつ、従来よりも小さな径の覆工体を構築することが可能となる。
【００２６】
第１０の発明のトンネルは、第７〜９のいずれかの発明の覆工体を備えることを特徴とする。
【００２７】
本発明によるトンネルによれば、所定の建築限界を確保しつつ、従来よりも小さな径のトンネルを構築することが可能となる。したがって、トンネル掘削時における掘削土量を少なくすることができるので、工期が短くなり施工費を削減することが可能となる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明のセグメントピースを用いることにより、所定の建築限界を確保しつつ、従来よりも小さな径の覆工体を構築することが可能となる。したがって、トンネル掘削断面を小さくして掘削時における掘削土量を少なくすることができるので、短期間で安価にトンネルを構築することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明に係るセグメントピースの好ましい実施形態について図面を用いて詳細に説明する。
【００３０】
図１は、本実施形態に係るセグメントピースを連結して覆工体である環状セグメントを構築した状態を示す斜視図である。
図１に示すように、円形トンネル１内の環状セグメント３は、例えば、複数のセグメントピースＡ１’、Ａ２’、Ｂ１’、Ｂ２’、Ｋを円形トンネル１の周方向に連結してセグメントリング５ｅを構築し、このセグメントリング５ｅに他の複数のセグメントピースＡ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｋを円形トンネル１の軸方向に連結するとともに、周方向にも連結してセグメントリング５ｆを構築し、これを繰り返すことにより組み立てられる。
環状セグメント３は、セグメントピース同士の周方向の連結部が、軸方向に隣接するセグメントリング間で千鳥状になるように構築される。
【００３１】
図２は、本実施形態に係る環状セグメント３の展開図である。図２に示すように、セグメントピースＡ１、Ａ２、Ａ１’、Ａ２’の展開図は長方形で、セグメントピースＢ１、Ｂ２、Ｂ１’、Ｂ２’、Ｋの展開図は台形である。
このセグメントピースＢ１、Ｂ２、Ｂ１’、Ｂ２’、Ｋの台形の斜辺部（実際は、テーパー面）は、セグメントリング５ａ〜５ｆの組み立て時において、セグメントピースＡ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２又はＡ１’、Ａ２’、Ｂ１’、Ｂ２’を組み付けた後に、図３に示すように、セグメントピースＫの斜辺部がセグメントピースＢ１及びＢ２又はＢ１’及びＢ２’の斜辺部に当接するように、セグメントピースＫを切羽側から坑口側に圧入して組み付ける際に利用される。
【００３２】
図４は、図１のＭ−Ｍ’矢視図で、セグメントリング５ｄの断面を示す図である。図４に示すように、セグメントリング５ｄは、矩形の建築限界７を確保するために、周方向の位置に異なる厚さを有する。矩形の建築限界７の角部に最も近接するセグメントリング５ｄの部位Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４を薄くする、一方、建築限界７の上下左右部に対向するセグメントリング５ｄの部位Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４を厚くする（詳細は後述する）。
【００３３】
また、セグメントリング５ｄの外周形状は、円形トンネル１の内径と略同一径の円形に形成される、一方、セグメントリング５ｄの内周形状は、半径の異なる複数の円弧を接続して形成され、これによりセグメントリング５ｄの厚さは、内周が凹凸を形成することで変化することとなる。本実施形態において、例えば、セグメントリング５ｄの外周形状は直径２９００ｍｍの円形で、セグメントリングの内周形状は、半径がそれぞれ１９９６．８ｍｍ、１７６９．５ｍｍ、１３５０ｍｍの円弧（中心点はそれぞれ異なる）を接続して形成される。
【００３４】
セグメントリング５ｄは、５つのセグメントピースＡ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｋが周方向に連結されることにより構築される。本実施形態においては、セグメントリング５ｄは、円形トンネル１の中心点を通る鉛直軸を中心として左右対称であって、２２．５°の角度を有するセグメントピースＫと、セグメントピースＫの一端に隣接し、９０°の角度を有するセグメントピースＢ１と、セグメントピースＢ１の一端に隣接し、９０°の角度を有するセグメントピースＡ１と、セグメントピースＡ１の一端に隣接し、９０°の角度を有するセグメントピースＡ２と、セグメントピースＡ２の一端に隣接するとともにセグメントピースＫの他端にも隣接し、６７．５°の角度を有するセグメントピースＢ２とから構成される。
【００３５】
なお、本実施形態においては、セグメントリング５ｄが５つのセグメントピースＡ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｋにて構成される場合について説明したが、５つに限定されるものではなく、トンネルの径、運搬や組み立ての施工性等を考慮して設計により決定される。
【００３６】
図５〜図７は、本実施形態に係るセグメントピースＡ１及びＡ２、Ｂ１、Ｂ２をそれぞれ示す図である。
【００３７】
図５〜図７に示すように、セグメントピースＡ１及びＡ２、Ｂ１、Ｂ２は、土水圧等の外力に対抗して円形トンネル１の形状を保持するために必要な最小限の厚さを有する薄肉部９（＝Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４のいずれか）と、この薄肉部９よりも肉厚で、周方向に隣接するセグメントピースＡ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｋを連結するためのピース継手１１が取り付けられるピース継手用肉厚部１３（＝Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４のいずれか）と、薄肉部９よりも肉厚で、軸方向に隣接するセグメントピースＡ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｋを連結するためのリング継手１５が取り付けられるリング継手用肉厚部１７とをそれぞれ備える。
【００３８】
本実施形態においては、セグメントピースＡ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ａ１’、Ａ２’、Ｂ１’、Ｂ２’、Ｋは、鋼繊維等で補強された繊維補強コンクリートからなるものである。
【００３９】
なお、セグメントピースＡ１とセグメントピースＡ２とは同一形状であり、ピース継手１１の雄金物１１Ｍと雌金物１１Ｆ（雄金物１１Ｍ及び雌金物１１Ｆについては後述する）の配置が異なるものである。
【００４０】
薄肉部９の厚さは、この厚さからなるセグメントピースで環状セグメント３を構築しても円形トンネル１の形状を保持することができるように設計等により決定される。本実施形態においては、薄肉部９の厚さを、例えば、１００ｍｍとした。なお、薄肉部９の厚さは、トンネルの径、土水圧等の現場条件により異なる。
【００４１】
ピース継手用肉厚部１３はセグメントピースＡ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｋの周方向の両端部に設けられ、この両端部にピース継手１１が埋め込まれている。
【００４２】
図８は、本実施形態に係るピース継手１１を示す図である。図８に示すように、ピース継手１１は、セグメントピースＡ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｋの一端部に埋め込まれたＣ型の雌金物１１Ｆに、隣接するセグメントピースＡ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｋの他端部に埋め込まれたＨ型の雄金物１１Ｍを挿入して係合することにより締結力を得て、セグメントピースＡ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｋ同士を連結する。
【００４３】
ピース継手用肉厚部１３は、ピース継手１１に土圧等によるせん断力が作用してもセグメントピースＡ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｋが破損しない程度の被り厚を有する。
【００４４】
本実施形態においては、ピース継手用肉厚部１３の厚さを、例えば、１６８．１ｍｍ又は１７０．５ｍｍとした。
【００４５】
リング継手用肉厚部１７は、セグメントピースＡ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｋの軸方向の両端部に設けられ、この両端部にリング継手１５が埋め込まれている。
【００４６】
図９は、本実施形態に係るリング継手１５を示す図である。図９に示すように、リング継手用肉厚部１７は、セグメントピースＡ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｋの一端部に埋め込まれたナット１５Ｆに、隣接するセグメントピースＡ１’、Ａ２’、Ｂ１’、Ｂ２’、Ｋの他端部に埋め込まれたボルト１５Ｍを挿入して、くさび効果より締結力を得て、セグメントピースＡ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｋと隣接するセグメントピースＡ１’、Ａ２’、Ｂ１’、Ｂ２’、Ｋとを連結する。
【００４７】
リング継手用肉厚部１７は、リング継手１５に土圧等によるせん断力が作用してもセグメントピースＡ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２が破損しない程度の被り厚を有する。
【００４８】
本実施形態においては、リング継手用肉厚部１７の厚さを、例えば、約１５０ｍｍ〜約２００ｍｍとした。
【００４９】
図１０は、本実施形態に係るセグメントピースＫを示す図である。
図１０に示すように、セグメントピースＫは、坑口側端部の幅が切羽側端部の幅よりも狭くなるようなテーパー形状を成している。また、セグメントピースＫの周方向の端部は、隣接するセグメントピースＢ１の端部、セグメントピースＢ２の端部とそれぞれ同じ厚さを有し、それぞれピース継手１１の雄金物１１Ｍ、雌金物１１Ｆが埋め込まれている。そして、セグメントピースＫの軸方向の端部は、隣接するセグメントピースＫの端部と同じ厚さを有し、それぞれリング継手１５のボルト１５Ｍ、ナット１５Ｆが埋め込まれている。
【００５０】
図１１は、図１のＮ−Ｎ’矢視図で、セグメントリング５ｅの断面を示す図である。図１１に示すように、セグメントリング５ｅの外周形状及び内周形状は上記セグメントリング５ｄ（図４参照）と同一であるが、セグメントピースＡ１’、Ａ２’、Ｂ１’、Ｂ２’、Ｋ同士の連結位置が異なっており、セグメントリング５ｅは、円形トンネル１の中心点を通る鉛直軸を中心として左右対称なセグメントピースＫと、セグメントピースＫの一端に隣接し、６７．５°の角度を有するセグメントピースＢ１’と、セグメントピースＢ１’の一端に隣接し、９０°の角度を有するセグメントピースＡ１’と、セグメントピースＡ１’の一端に隣接し、９０°の角度を有するセグメントピースＡ２’と、セグメントピースＡ２’の一端に隣接するとともにセグメントピースＫの他端にも隣接し、９０°の角度を有するセグメントピースＢ２’とから構成される。
【００５１】
このセグメントピースＡ１’、Ａ２’、Ｂ１’、Ｂ２’、Ｋ同士の連結位置は、上記鉛直軸を中心に、上記セグメントリング５ｄにおける連結位置を左右反転させた場合と同一になるように設定される。
【００５２】
図１２〜図１４は、本実施形態に係るセグメントピースＡ１’及びＡ２’、Ｂ１’、Ｂ２’をそれぞれ示す図である。
図１２〜図１４に示すように、セグメントピースＡ１’及びＡ２’、Ｂ１’、Ｂ２’は、セグメントピースＡ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２と同様に、薄肉部９と、ピース継手用肉厚部１３と、リング継手用肉厚部１７とをそれぞれ備え、これらピース継手用肉厚部１３及びリング継手用肉厚部１７には、それぞれピース継手１１、リング継手１５が埋め込まれている。
【００５３】
なお、セグメントピースＡ１’とセグメントピースＡ２’とは同一形状であり、ピース継手１１の雄金物１１Ｍと雌金物１１Ｆの配置が異なるものである。
【００５４】
このセグメントピースＡ１’、Ａ２’、Ｂ１’、Ｂ２’、Ｋの連結位置は、上記セグメントリング５ｄの連結位置を左右反転させた場合と同一になるように設定しているので、セグメントピースＡ１’及びＡ２’は、上記セグメントピースＡ１（Ａ２）と同一形状である。ただし、ピース継手１１の雄金物１１Ｍ及び雌金物１１Ｆの配置が異なる。
【００５５】
また、上記と同様に、セグメントピースＢ１’、Ｂ２’は、それぞれ上記セグメントピースＢ２、Ｂ１と形状が似ており、セグメントピースＢ２、Ｂ１のテーパー形状を逆になるように形成するとセグメントピースＢ１’、Ｂ２’と同一の形状になる。ただし、ピース継手１１の雄金物１１Ｍ及び雌金物１１Ｆの配置が異なる。
【００５６】
次に、本発明の他の実施例について説明する。以下の説明において、上記の実施例に対応する部分には同一の符号を付して説明を省略し、主に相違点について説明する。
【００５７】
第二実施例におけるセグメントピースＡ１”、Ａ２”、Ｂ１”、Ｂ２”は、ピース継手１１及びリング継手１５を取り付ける部位のみが薄肉部９よりも肉厚に形成されているものである。
【００５８】
図１５は、セグメントピースＡ１”、Ａ２”、Ｂ１”、Ｂ２”、Ｋにより構築されたセグメントリング２５の断面図である。図１５に示すように、セグメントリング２５の外周形状は上記セグメントリング５ｄ、５ｅ（図４、図１１参照）と同一径であるが、内周形状は、ピース継手１１及びリング継手１５をそれぞれ取り付けるためのピース継手用肉厚部２３、リング継手用肉厚部２７のみが肉厚となるように形成される。
【００５９】
本実施形態におけるピース継手用肉厚部２３及びリング継手用肉厚部２７は、例えば、ピース継手１１及びリング継手１５の被り厚７５ｍｍ（（外径φ２９００−Ｂ.Ｐ.Ｃ.Ｄ.φ２７５０）／２）と同じ厚みを内周側に有している。なお、Ｂ.Ｐ.Ｃ.Ｄ.とは、Ｂｏｌｔ Ｐｉｔｃｈ Ｃｉｒｃｌｅ Ｄｉａｍｅｔｅｒの略語で、ボルト穴の中心を結んで描かれる円の直径を示している。
【００６０】
以上説明した本実施形態におけるセグメントピースＡ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ａ１’、Ａ２’、Ｂ１’、Ｂ２’、Ａ１”、Ａ２”、Ｂ１”、Ｂ２”（以下、Ａ１〜Ｂ２”と示す。）によれば、円形トンネル１の形状を保持するために必要な最小限の厚さの薄肉部９よりも肉厚なピース継手用肉厚部１３、２３及びリング継手用肉厚部１７、２７を有するので、ピース継手１１及びリング継手１５を各セグメントピースＡ１〜Ｂ２”に取り付けることが可能となる。
【００６１】
また、ピース継手用肉厚部１３、２３及びリング継手用肉厚部１７、２７をそれぞれセグメントピースＡ１〜Ｂ２”の周方向の両端部、軸方向の両端部に設けることにより、セグメントピースＡ１〜Ｂ２”同士の連結部周辺の強度を大きくすることができる。したがって、土水圧により発生し、連結部に作用する断面力に対する耐力を向上させることが可能となる。
【００６２】
また、ピース継手用肉厚部１３、２３及びリング継手用肉厚部１７、２７を除いた部位は、トンネルを保持するために必要な最小限の厚さの薄肉部９であるため、従来よりも少ない量の材料でセグメントピースＡ１〜Ｂ２”を製作することが可能となる。したがって、材料費を削減することが可能となる。
【００６３】
さらに、矩形の建築限界７の角部に最も近接する位置に薄肉部９が配置され、上下左右部に対向する位置にピース継手用肉厚部１３、２３及びリング継手用肉厚部１７、２７が配置されるため、所定の建築限界７を確保しつつ、従来よりも小さな径の環状セグメント３を構築することが可能となる。したがって、円形トンネル１掘削時における掘削土量を少なくすることができるので、工期が短くなり施工費を削減することが可能となる。
【００６４】
なお、本実施形態において、セグメントピースＡ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ａ１’、Ａ２’、Ｂ１’、Ｂ２’、Ａ１”、Ａ２”、Ｂ１”、Ｂ２”、Ｋは、繊維補強コンクリートからなるものとしたが、これに限定されるものではなく、コンクリートを鉄筋等にて補強した鉄筋コンクリートや繊維補強コンクリートをさらに鉄筋にて補強した繊維補強鉄筋コンクリートを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本実施形態に係るセグメントピースを連結して覆工体である環状セグメントを構築した状態を示す斜視図である。
【図２】本実施形態に係る環状セグメントの展開図である。
【図３】本実施形態に係るセグメントピースＫをセグメントピースＢ１、Ｂ２間に組み付ける状態を示す図である。
【図４】図１のＭ−Ｍ’矢視図で、セグメントリングの断面を示す図である。
【図５】本実施形態に係るセグメントピースＡ１及びＡ２を示す図である。
【図６】本実施形態に係るセグメントピースＢ１を示す図である。
【図７】本実施形態に係るセグメントピースＢ２を示す図である。
【図８】本実施形態に係るピース継手を示す図である。
【図９】本実施形態に係るリング継手を示す図である。
【図１０】本実施形態に係るセグメントピースＫを示す図である。
【図１１】図１のＮ−Ｎ’矢視図で、セグメントリングの断面を示す図である。
【図１２】本実施形態に係るセグメントピースＡ１’及びＡ２’を示す図である。
【図１３】本実施形態に係るセグメントピースＢ１’を示す図である。
【図１４】本実施形態に係るセグメントピースＢ２’を示す図である。
【図１５】他の実施例のセグメントリングの断面を示す図である。
【符号の説明】
【００６６】
１ 円形トンネル
３ 環状セグメント
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆ セグメントリング
７ 建築限界
９ 薄肉部
１１ ピース継手
１１Ｍ 雄金物
１１Ｆ 雌金物
１３ ピース継手用肉厚部
１５ リング継手
１５Ｍ ボルト
１５Ｆ ナット
１７ リング継手用肉厚部
２３ ピース継手用肉厚部
２５ セグメントリング
２７ リング継手用肉厚部
Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ａ１’、Ａ２’、Ｂ１’、Ｂ２’、Ｋ セグメントピース
Ａ１”、Ａ２”、Ｂ１”、Ｂ２” セグメントピース
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４ 建築限界の角部に対向するセグメントリングの部位
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４ 建築限界の上下左右部に対向するセグメントリングの部位
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネルの周方向及び軸方向に連結されて環状の覆工体を形成するためのセグメントピースであって、
前記トンネルの径方向の厚さが他部位より小さい少なくとも一つの薄肉部を周方向の所定の位置に有することを特徴とするセグメントピース。
【請求項２】
前記薄肉部は、土水圧等の外力に対抗して前記トンネルの形状を保持するために必要な最小限の厚さを有することを特徴とする請求項１に記載のセグメントピース。
【請求項３】
前記他部位は、周方向に隣接するセグメントピースを連結するためのピース継手が取り付けられるピース継手用肉厚部と、軸方向に隣接するセグメントピースを連結するためのリング継手が取り付けられるリング継手用肉厚部とを含むことを特徴とする請求項１に記載のセグメントピース。
【請求項４】
前記ピース継手用肉厚部は、前記セグメントピースの周方向の両端部に設けられることを特徴とする請求項３に記載のセグメントピース。
【請求項５】
前記リング継手用肉厚部は、前記セグメントピースの軸方向の両端部に設けられることを特徴とする請求項３に記載のセグメントピース。
【請求項６】
前記所定の位置は、前記覆工体が所定の建築限界に最も近接する位置であることを特徴とする請求項１に記載のセグメントピース。
【請求項７】
セグメントピースを周方向及び軸方向に連結して構築される環状の覆工体であって、
前記トンネルの径方向の厚さが他部位より小さい少なくとも一つの薄肉部を周方向に有するセグメントピースが周方向に少なくとも一以上設置されることを特徴とする覆工体。
【請求項８】
前記セグメントピースの前記薄肉部は、前記覆工体が所定の建築限界に最も近接する位置に配置されることを特徴とする請求項７に記載の覆工体。
【請求項９】
前記所定の建築限界は、矩形の断面形状を有することを特徴とする請求項８に記載の覆工体。
【請求項１０】
請求項７〜９のいずれかに記載の覆工体を備えることを特徴とするトンネル。
【請求項１】
トンネルの周方向及び軸方向に連結されて環状の覆工体を形成するためのセグメントピースであって、
前記トンネルの径方向の厚さが他部位より小さい少なくとも一つの薄肉部を周方向の所定の位置に有することを特徴とするセグメントピース。
【請求項２】
前記薄肉部は、土水圧等の外力に対抗して前記トンネルの形状を保持するために必要な最小限の厚さを有することを特徴とする請求項１に記載のセグメントピース。
【請求項３】
前記他部位は、周方向に隣接するセグメントピースを連結するためのピース継手が取り付けられるピース継手用肉厚部と、軸方向に隣接するセグメントピースを連結するためのリング継手が取り付けられるリング継手用肉厚部とを含むことを特徴とする請求項１に記載のセグメントピース。
【請求項４】
前記ピース継手用肉厚部は、前記セグメントピースの周方向の両端部に設けられることを特徴とする請求項３に記載のセグメントピース。
【請求項５】
前記リング継手用肉厚部は、前記セグメントピースの軸方向の両端部に設けられることを特徴とする請求項３に記載のセグメントピース。
【請求項６】
前記所定の位置は、前記覆工体が所定の建築限界に最も近接する位置であることを特徴とする請求項１に記載のセグメントピース。
【請求項７】
セグメントピースを周方向及び軸方向に連結して構築される環状の覆工体であって、
前記トンネルの径方向の厚さが他部位より小さい少なくとも一つの薄肉部を周方向に有するセグメントピースが周方向に少なくとも一以上設置されることを特徴とする覆工体。
【請求項８】
前記セグメントピースの前記薄肉部は、前記覆工体が所定の建築限界に最も近接する位置に配置されることを特徴とする請求項７に記載の覆工体。
【請求項９】
前記所定の建築限界は、矩形の断面形状を有することを特徴とする請求項８に記載の覆工体。
【請求項１０】
請求項７〜９のいずれかに記載の覆工体を備えることを特徴とするトンネル。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００８−１５６９９７（Ｐ２００８−１５６９９７Ａ）
【公開日】平成２０年７月１０日（２００８．７．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３５０２５６（Ｐ２００６−３５０２５６）
【出願日】平成１８年１２月２６日（２００６．１２．２６）
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月１０日（２００８．７．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月２６日（２００６．１２．２６）
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
【Ｆターム（参考）】
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